Bọt biển nano lọc nước hiệu quả

Chìa khóa của các bộ lọc siêu mịn là một lớp vật liệu được gọi là khung hữu cơ cộng hóa trị (COF - covalent organic frameworks). Những cấu trúc này cực kỳ xốp, tạo ra một tấm lưới để giúp các phân tử phù du bám vào đó, nhờ vậy nước sẽ được làm sạch. Phạm vi ứng dụng của sản phẩm này khá rộng, giúp lọc nhiều loại nước thải công nghiệp, trong đó nước nhiễm thuốc nhuộm hữu cơ là một ví dụ điển hình.

Nhưng có một rào cản đối với vật liệu COF đó là khi sử dụng, các lỗ rỗng ở bên ngoài sẽ nhanh chóng bị lấp đầy các bởi các phân tử, nhưng những lỗ rỗng ở trung tâm lại trống rỗng, không hề phát huy được tác dụng lọc.

Nhóm nghiên cứu đến từ đại học Viên, Áo, đã khắc phục nhược điểm này bằng cách “trồng” COF lên một tấm nền graphene. Kết quả thu được là một lớp COF dày hai nanomet được gắn trên một lớp graphene đơn nguyên tử để trở thành một tấm lưới lọc siêu mịn, có khả năng giữ lại các phân tử của thuốc nhuộm hữu cơ, trong khi đó, các lỗ rỗng của tấm nền graphene vẫn đảm bảo cho nước chảy qua.

Nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh COF để nó có khả năng giữ lại một cách có chọn lọc các phân tử thuốc nhuộm hữu cơ. Để đạt được điều này, các lỗ được tạo hình dạng và kích thước phù hợp (từ 0,8 đến 1,6 nanomet) cũng như tạo cho bề mặt một điện tích âm để thu hút các phân tử thuốc nhuộm mang điện tích dương.

Các nhà nghiên cứu cho biết: “Các lỗ xốp lớn của mạng graphene kết hợp với lớp COF siêu mỏng và số lượng lớn các vị trí hấp phụ của nó cho phép xử lý nước thải đặc biệt nhanh chóng và hiệu quả”. Cũng theo nhóm nghiên cứu, kỹ thuật này không hề đắt vì không cần sử dụng nhiều graphene và COF, thêm nữa các tấm lọc có thể dễ dàng làm sạch và tái sử dụng nhiều lần.

Theo Tạp chí Điện tử.